Введение к работе
Актуальность темы. Важная биосферная, природоохранная и хозяйственно - экономическая роль лесов становится все более очевидной в связи с ростом населения планеты, увеличивающейся антропической нагрузкой на природные экосистемы и ухудшением среды проживания человека. Однако выполнение лесами экологических и ресурсных функции в полной мере возможно, если они устойчивы, то есть способны к продуктивному самовоспропзводст-ву в ряду поколений и саморегуляции видового состава в биогеоценозах (Морозов, 1931). Сокращение лесов в результате рубки, пожаров и различного рода хозяйственной деятельности, неудовлетворительное их возобновление привели к возрастанию объемов лесокультурных работ. Искусственное лесовосстановленпе начинается со сбора семян в естественных насаждениях или на объектах лесосеменной базы, выращивания посадочного материала на крупных базисных питомниках по интенсивным технологиям с последующим перемещением потомства за пределы материнских популяций и созданием культур по изреженным схемам посадки (Бабинцева, Дашко, 1981; Любавская, 1982; Писаренко, Редько, Трещевский, 1986; Редько, Мерзленко, 1992; Котов, 1988, 1995, 1996; Матвеева, Буторова, 1996 и др.).
Лесокультурное производство рассматривается как основной путь генетического улучшения лесов (Проказин, 1961-1978; Де-рюжкин, 1970; Долголиков, 1981; Вереспн, Ефимов, Арефьев, 1985; Ирошннков и др., 1982; Основные положения по лесному семеноводству, 1993; Ненюхпн, 1997 и др.). Считается, что рост культур есть интегральный показатель их устойчивости. Однако
„ v
вековой опыт искусственного лесовосстановлення с перемещением семян п посадочного материала за пределы материнских насаждений, а также географических культур, не подтверждают это. Большая часть насаждений искусственно восстановленных лесов в Европе в конце прошлого и начале текущего столетия в первые годы хорошо росли. Однако они, в отличие от естественных насаждений, преждевременно стареют и массово деградируют при различных неблагоприятных условиях не оставляя надежного потомства (Кайрюкцпис, 1989; Писаренко, Мерзленко, 1990). Необходимо установление причин утраты устойчивости искусственно созданных насаждений и необходимых условии сохранения генофонда природных популяций.
С ростом населения планеты и интенсификацией хозяйственной деятельности возрастают потребности в древесине, которые во многих регионах уже не могут удовлетворяться за счет естественного прироста лесов (годичной лесосеки). Дополнительное плантационное выращивание культур целевого назначения с сокращенным оборотом рубки во многом решает ресурсные проблемы лесопользования. Плантационное выращивание эффективно при использовании быстрорастущих и высокопродуктивных селекционных сортов. Однако полученные и широко культивируемые в Европе гибриды лиственницы европейской и японской не могут выращиваться в Сибири в силу их малой зимостойкости. Необходимы как разработка эффективных методов селекции, так и выведение гибридных сортов лиственницы, пригодных для культивирования в условиях Сибири. В настоящее время нет единой концепции лесопользования п восстановления насаждений, способных эффективно выпол?шть экологические и сырьевые функции без риска утраты генофонда популяций лесных видов.
Цель и задачи исследований. Цель исследований — решить проблему устойчивого развития природных популяций, способных выполнять природоохранные и хозяйственные функции без риска утраты их генофонда и разработать эколого-генетические основы селекции, семеноводства, плантационного выращивания целевых культур, для которых самовоспроизводство не предусматривается.
В связи с этим поставлены следующие задачи:
-
изучить изменчивость, наследуемость и функциональную природу модификационной и генотипической изменчивости адаптивных признаков;
-
определить место н роль самоопыления и перекрестного опыления в природных популяциях п контролируемых скрещиваниях различных видов лиственницы;
-
выявить характер генетического обмена и интеграционных процессов в природных популяциях;
-
оценить роль плюсовой селекции и постоянной семенной базы в лесовосстановлешш и плантационном выращивании;
-
разработать эффективные методы селекции лиственницы на гетерозис и комбинационную способность;
-
в рамках неистощительного лесопользования сформировать концепцию устойчивого развития природных популяции, лесовосстановлешш и плантационного выращивания лиственницы;
Научная новизна. Впервые на основе разносторонней оценки вскрыта функциональная природа модифпкацнонной и генотипи-ческой изменчивости признаков лиственницы. Инбридинг, гетерозис и комбинационная способность растений рассматриваются как результат реализации генотипа в среде в свете новой трактовки природы модифпкацнонной и генотнпической изменчивости адаптивных признаков. На основе генетического обмена в природных популяциях лиственницы сибирской, данных по скрещиванию различных видов лиственницы дается новое определение популяции, позволяющее установить ее границы и объем. Впервые выносится на обсуждение проблема устойчивости деревьев и насаждений как результат соответствия уровня их модифпкацнонной и генотнпической изменчивости адаптивных признаков величине и уровню изменчивости абиотических факторов среды в месте произрастания.
Практическая значимость работы заключается в научном обосновании и разработке рекомендаций, направленных на сохранение генофонда природных популяций и плантационного выращивания высокопродуктивных культур лиственницы целевого назначения. Получены высокопродуктивные гибриды лиственницы, разработаны основы формирования гибридизационных семенных плантаций, созданы научно-производственные испытательные культуры сибсовых потомств различных видов лиственницы для условий Сибири.
Обоснованность выводов и рекомендаций подтверждается обширным экспериментальным материалом, собранным в течение 30-летнего периода с использованием общепринятых методик и обработанных современными математическими методами, а также воспроизводимостью научных результатов.
На защиту выносятся:
1. Функциональная природа модифпкацнонной и генотнпической изменчивости признаков лиственницы.
2) Генетический обмен н интеграционные процессы в природ
ных популяциях
3) Концепция устойчивости природных популяций как соот
ветствие модифпкацнонной изменчивости адаптивных признаков
организмов и генотипического полиморфизма насаждений величи
не и уровню изменчивости абиотических факторов среды в месте
произрастания.
4) Методы селекции лиственницы на гетерозис и комбинационную способность.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы отражены в докладах и тезисах международных конференций (Новосибирск, 1973; Рига, 1974), всесоюзных научных конференций и симпозиумов (Тюмень, 1976; Москва, 1980, 1981; 1988; Кишинев, 1986; Якутск, 1986; Томск, 1995; Кемерово, 1997), научно-производственных совещаний министерства лесного хозяйства СССР (Петрозаводск, 1983, 1986), съездах ВОГиС (Ленинград, 1978; Москва, 1987). Представленная на ВДНХ СССР экспозиция по.созданию селекционных объектов древесных пород отмечена бронзовой медалью (N 60867 от 12.12.1983 г.).
Личный вклад диссертанта выражается в постановке целей н задач исследования, в решении проблемы устойчивости популяций и сохранении их генофонда при выполнении ими эколо-гичческих и хозяйственных функций, создании опытных объектов, проведении экспериментальных работ и наблюдений, обработке и анализе полученных материалов.
Публикации. Основные положения диссертации и ее разделы опубликованы в 42 работах, в том числе в монографии "Экология и селекция лиственницы".
Объем работы. Диссертация изложена на 355 страницах, состоит из введения, семи глав, списка использованной литературы, включающей 305 наименований, в т.ч. 88 на иностранных языках. Текст составляет 294 страницы, содержит 21 таблицу и 26 рисунков и два приложения.